Laboratorio Elea, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina
Resumen
Los gangliósidos glicolilados son un blanco atractivo para la inmunoterapia activa, ya que estos glicolípidos no se encuentran en las células normales de los seres humanos pero se demostró su expresión en varios tumores malignos, entre los cuales se destaca el cáncer de pulmón de células no pequeñas. Racotumomab es un anticuerpo monoclonal anti-idiotipo que en su región variable mimetiza el antígeno tumoral N-glicolil GM3 (NeuGcGM3). La inmunoterapia con racotumomab adyuvado a hidróxido de aluminio fue capaz de demostrar efecto anti metastásico en tumores en animales. Diferentes trabajos clínicos fase I y II realizados en pacientes con melanoma avanzado, cáncer de mama y de pulmón, demostraron que induce una potente respuesta inmune tanto humoral como celular y una baja toxicidad. El suero de pacientes inmunizados con racotumomab reconoce e induce necrosis oncótica en las células que expresan el gangliósido NeuGcGM3. Con el fin de demostrar el efecto que este producto podría tener en la supervivencia de pacientes con cáncer de pulmón de células no pequeñas, se llevó a cabo un estudio doble ciego, aleatorio, multicéntrico, controlado con placebo en el que se evidenció un significativo beneficio en la supervivencia de los pacientes tratados con racotumomab, casi triplicando la misma a los dos años en el grupo de pacientes que logran cumplir el esquema de inducción.
Palabras clave: CPCNP, NeuGcGM3, racotumomab, anticuerpo anti idiotipo, inmunoterapia contra el cáncer
Abstract
Glycolylated gangliosides are attractive targets for active immunotherapy because these glycolipids are expressed in several malignant tumors, including non-small cell lung cancer (NSCLC), but not in normal human cells. Racotumomab is an anti-idiotype monoclonal antibody (mAb) whose variable region mimics the N-glycolyl GM3 (NeuGcGM3) tumor antigen. The immunotherapy with racotumomab adjuvanted with aluminum hydroxide induces an anti metastatic protection in mice. Various phases I and II clinical trials were conducted in patients with advanced melanoma, breast and lung cancer, demonstrating both strong humoral and cellular immune response and low toxicity. Sera from patients immunized with racotumomab recognize cells expressing the NeuGcGM3 ganglioside and induce oncotic necrosis. In order to evaluate the impact of this product on overall survival (OS) of patients with advanced NSCLC, a double-blind, randomized, multicenter, placebo-controlled study was conducted. As a conclusion, it has been shown an OS benefit for ractoumomab, nearly tripling the two year survival rate in the group of patients who complete the induction scheme.
Key words: NSCLC, NeuGcGM3, racotumomab, antiidiotype antibody, cancer immunotherapy
Introducción
El cáncer de pulmón continúa siendo la principal causa de muerte por cáncer, tanto en la Argentina1 como en el mundo2. Se estiman mundialmente 1.6 millones de nuevos casos cada año, con aproximadamente 1.3 millones de muertes anuales.
Alrededor del 85% de los pacientes diagnosticados con cáncer de pulmón son del tipo histológico carcinoma de pulmón de células no pequeñas (CPCNP)3.
Aproximadamente entre el 50 y el 70% de los pacientes se diagnostican con enfermedad avanzada loco-regional o enfermedad metastásica a distancia, lo que empeora significativamente el pronóstico. Las escasas posibilidades terapéuticas efectivas en dichos estadios disponibles en la actualidad, impulsaron la búsqueda de nuevos agentes y nuevas combinaciones terapéuticas, entre ellas la inmunoterapia activa.
La inmunoterapia activa es un campo interesante y prometedor en el que se vislumbran recientes avances. Entre los principales antígenos que se investigaron como blanco para el desarrollo de vacunas contra el cáncer, los gangliósidos glicolilados juegan un rol importante.
Un blanco específico: el gangliósido NeuGcGM3
Los gangliósidos son una amplia familia de glicolípidos que contienen ácido neuramínico (también llamado ácido siálico) en su estructura y se encuentran presentes en la capa externa de la membrana plasmática.
Los gangliósidos están involucrados en una gran diversidad de procesos biológicos. Tendrían acción en procesos como: la comunicación celular4, la regulación del ciclo celular5, la diferenciación celular6, la regulación de la embriogénesis7, la adhesión célula a célula8 y la transducción de señales9. Además, se les ha asignado un papel importante en los eventos de progresión tumoral y en el desarrollo de metástasis10.
Esta diversidad de funciones de los gangliósidos está dada por su expresión diferenciada de acuerdo al tipo de célula o a la etapa de diferenciación en que se encuentre11-13.
En células humanas normales, a diferencia de lo que sucede con muchos mamíferos, la variante de ácido neuramínico glicolilado (NeuGc) es prácticamente indetectable ya que carecen de la enzima hidroxilasa citidina monofosfato del ácido N-acetil neuramínico14,15. Esta enzima cataliza la transformación de ácido neuramínico acetilado (NeuAc) en ácido neuramínico glicolilado.
Sin embargo, el NeuGcGM3 está altamente expresado en algunas células de cáncer humano entre las que se destaca el cáncer de pulmón de células no pequeñas, en el que el gangliósido fue identificado en más del 90% de las muestras evaluadas16.
Existe evidencia de que la presencia del NeuGc en el cáncer humano es el resultado de su incorporación metabólica a través de la dieta, debiéndose su incorporación preferencial a las células tumorales por el metabolismo acelerado de éstas17. Por otro lado la hipoxia del microambiente tumoral induciría la expresión de un transportador de ácido neuramínico en las células tumorales, favoreciendo la incorporación de éste desde el entorno18.
Se demostró que durante la transformación oncogénica ocurren cambios cuanti-cualitativos en la expresión de gangliósidos. La transformación maligna parece activar enzimas asociadas con la glicosilación de gangliósidos, resultando en patrones de expresión de gangliósidos alterados en las células tumorales.
La sobreexpresión de gangliósidos se relacionó con la regulación del crecimiento celular, la tolerancia inmune (o regulación inmunológica del microambiente tumoral), la producción de metástasis y la angiogénesis tumoral19,20, los convierte en un blanco terapéutico privilegiado para la terapia contra el cáncer. Si bien los gangliósidos son un blanco atractivo para la terapia antitumoral al ser glicolípidos, tienen un bajo potencial para inducir una respuesta inmune, por lo cual es un desafío interesante la generación de una respuesta hacia ellos.
El Dr. Cheever en su publicación en Clinical Cancer Research del año 200921, menciona al NeuGcGM3 entre los principales antígenos a priorizar en el desarrollo de vacunas contra el cáncer. Una revisión más reciente22 sugiere que NeuGcGM3 puede estar entre los 15 antígenos tumorales de mayor interés, resaltando entre sus atributos la alta inmunogenicidad y su función terapéutica.
Uno de los abordajes para generar una respuesta inmune efectiva contra el NeuGcGM3 incluye el uso de anticuerpos monoclonales anti-idiotipo.
Anticuerpos anti-idiotipo
El uso de anticuerpos anti-idiotipo como una vacuna es consecuencia de la red idiotípica de Jerne23, quien dio una mirada diferente a la organización del sistema inmune y el reconocimiento antigénico. A diferencia de la teoría clásica de la clonación en la que el sistema inmune estaba impulsado por el antígeno, y ante la ausencia de un desafío antigénico externo, el sistema inmune estaría inactivo pasivamente, la teoría de red de Jerne propuso al sistema inmune como clones de linfocitos que son estimulados y a la vez regulados por inmunoglobulinas producidas por otros clones de la misma red.
En palabras de Jerne “el sistema inmune luego de producir anticuerpos específicos contra el antígeno, continua produciendo anticuerpos contra los idiotipos (id) de los anticuerpos para los que el mismo fue producido. Asimismo el último anticuerpo expone nuevos perfiles idiotípicos y el sistema inmune termina representando una red de interacciones idiotípicas”.
Es decir, el sistema inmune es controlado internamente por una red de idiotipos y anti-idiotipos.
De acuerdo a este concepto, la inmunización con un antígeno determinado generará la producción de anticuerpos llamados Ab1 contra este antígeno. Estos anticuerpos Ab1 pueden generar una serie de anticuerpos anti-id llamados Ab2. Este particular anti-Id que encaja en el sitio de unión del antígeno Ab1 puede generar una respuesta inmune específica contra el antígeno utilizado en primera instancia. Por lo tanto, como consecuencia práctica de la teoría de la red de idiotipos, éstos pudieron utilizarse para imitar a alguno de los antígenos existentes y como sustitutos de los mismos.
La inmunización con Ab2 guía la generación de anticuerpos Ab3 (anticuerpos anti-anti id) que reconocerán al antígeno original identificado como Ab1.
Un anticuerpo monoclonal anti-idiotipo semeja funcionalmente en su propio idiotipo al propio antígeno. De este modo, los anticuerpos anti-idiotipos pueden actuar como antígenos induciendo una respuesta contra el antígeno original. Basándose en esta capacidad, se han utilizado varios Ab2 para inducir inmunidad específica y protectora contra antígenos tumorales.
Es fundamental en este proceso la adecuada selección del anticuerpo anti-idiotípico que sea capaz de actuar como un antígeno sustituto al asociado al tumor.
Racotumomab: un anticuerpo monoclonal anti-idiotipo que induce una respuesta inmunológica
Para la producción de racotumomab se generó inicialmente P3, un anticuerpo monoclonal (AcM) contra gangliósidos que contienen ácido N-glicolilneuroamínico y glicolípidos sulfatados pero que no reconoce las variantes acetiladas24. Ese anticuerpo también reaccionó con melanoma, tumores de mama y pulmón24-27. Luego, tras inmunizar a ratones Balb/c con el anticuerpo monoclonal P3, se obtuvo un anticuerpo denominado inicialmente 1E10 y actualmente racotumomab. Este anticuerpo IgG es altamente específico contra el AcM P3, siendo capaz de bloquear entre éste y el NeuGcGM328,29, lo que indica que racotumomab reacciona específicamente con idiotipos dentro o cerca del sitio de unión al antígeno del AcM P3.
Racotumomab actúa por lo tanto como un antígeno sustituto de NeuGcGM3, generando en las especies inmunizadas anticuerpos que reaccionan tanto con el idiotipo de racotumomab como con NeuGcGM3.
Por lo tanto racotumomab constituye una vacuna terapéutica que, administrada en forma intradérmica en pequeñas cantidades, activa al sistema inmune para generar una respuesta contra un blanco específico, el NeuGcGM3.
Racotumomab y actividad antitumoral
La evaluación de la actividad antitumoral se estudió en diferentes condiciones experimentales en modelos murinos.
Los ratones C57BL/6 tratados con racotumomab tuvieron un aumento significativo de la supervivencia30 luego de un desafío con el tumor de Lewis en comparación con ratones que no recibieron racotumomab. Adicionalmente, racotumomab protegió a ratones C57BL/6 de la diseminación de metástasis originadas por el trasplante del tumor de Lewis. Los ratones vacunados tuvieron menor cantidad de metástasis y menor superficie de metastásis31.
Este efecto anti-metastásico está asociado con un aumento de la apoptosis de las células tumorales, un incremento del infiltrado de células CD4+ y CD8+ y disminución de la angiogénesis tumoral.
Más recientemente se llevaron a cabo investigaciones preclínicas para determinar el efecto antitumoral de racotumomab al asociarlo con quimioterapia.
Por un lado, racotumomab administrado junto a bajas dosis de ciclofosfamida en un modelo de carcinoma mamario (F3II) redujo significativamente el crecimiento tumoral, potenciando la eficacia de la quimio o inmunoterapia separadas32.
Otro grupo de investigadores demostró en ratones la actividad antitumoral de racotumomab ya sea solo o combinado con pemetrexed33. Se demostró un efecto antitumoral significativo contra la progresión de nódulos pulmonares tumorales. Es interesante destacar que la quimio-inmunoterapia de racotumomab junto a pemetrexed fue altamente efectiva contra nódulos pulmonares, y además bien tolerada.
Las conclusiones de estos dos últimos estudios permiten dar un sustento racional a la quimio-inmunoterapia en tumores sólidos.
Experiencia clínica
Durante el desarrollo clínico se llevaron a cabo diferentes estudios fase I y II en melanoma avanzado25, mama34,35 y cáncer de pulmón26,27 con los objetivos principales de evaluar la seguridad e inmunogenicidad de racotumomab.
Todos los pacientes habían recibido previamente el tratamiento onco-específico estándar. En la mayor parte de estos trabajos los pacientes recibieron 10 dosis intradérmicas de 1 o 2 mg de racotumomab adyuvado con hidróxido de aluminio: las primeras 4 o 5 dosis cada 2 semanas y luego las siguientes cada 28 días. Se siguió inmunizando a aquellos que presentaron un estatus clínico favorable. Los resultados de estos ensayos demostraron la buena tolerancia de racotumomab, siendo las principales reacciones locales, del sitio de inoculación con eritema e induración leve a moderada que desapareció en pocos días.
Racotumomab produjo una fuerte respuesta inmunológica específica de tipo IgG e IgM contra gangliósidos glicolilados que pudo evaluarse, en muestras séricas de la mayor parte de los pacientes inmunizados, por ELISA e inmunomarcación (TLC).
El hecho de haber encontrado en la mayoría anticuerpos IgM e IgG anti NeuGcGM3 es interesante, teniendo en cuenta lo dificultoso que es obtener anticuerpos IgG contra este tipo de antígenos, tal como fue la pobre respuesta de IgG demostrada por investigaciones previas de otros grupos36-38. La inducción diferencial de este tipo de respuesta de anticuerpos podría explicarse por la ausencia de los gangliósidos como antígenos en células humanas normales14,15.
Por otro lado, otro de los hallazgos más trascendentes de esta etapa de investigación fue la demostración de la intervención de respuesta celular ante la inmunización, detectándose secreción de gamma interferón, factor involucrado en la citotoxicidad celular.
Un estudio llevado a cabo en 71 pacientes con cáncer de pulmón de células no pequeñas (CPC-NP) en estadios avanzados (IIIb, IV), mostró un incremento de la supervivencia26. Todos habían recibido anteriormente el tratamiento oncoespecífico según el estadio en el cual se encontraban al momento del diagnóstico (cirugía, quimioterapia, y/o radioterapia), habiendo recibido la mayoría quimioterapia con carbo o cisplatino/vinblastina de 4 a 6 ciclos. Se utilizó un esquema de 15 dosis de racotumomab por vía intradérmica (las primeras 5 dosis cada 14 días y las siguientes 10 cada 28 días), continuando con las inmunizaciones mensuales los pacientes con buen estado clínico. No hubo en este estudio evidencia de eventos adversos serios o inesperados. La supervivencia total fue superior a la informada por un grupo similar de pacientes que recibió tratamiento oncoespecífico en los mismos centros.
La mediana de supervivencia a partir de la vacunación fue de 9.93 meses (95% de IC 8.61-11.25) y la tasa de supervivencia a 1 año fue de 34%, mientras el grupo comparador control mostró una supervivencia de 4.53 meses.
Adicionalmente es significativamente mayor la supervivencia obtenida por los que entraron al estudio con respuesta parcial o estabilización de la enfermedad y con ECOG 1 después de la primera línea de quimioterapia, respecto a los que ingresaron el esquema de inmunización con enfermedad progresiva y/o un ECOG2 (11.50 vs. 6.50 meses respectivamente, con una tasa de supervivencia al año de 39% vs. 13% respectivamente). Los resultados del estudio sugieren que racotumomab mejora significativamente el tiempo de supervivencia en los portadores de tumores avanzados (estadios IIIB/IV) de pulmón de células no pequeñas, con respuesta objetiva a la primera línea de quimioterapia y ECOG 1.
Se realizaron estudios inmunológicos de un grupo de estos pacientes para analizar si los anticuerpos desarrollados en los vacunados con racotumomab eran capaces no solamente de reconocer, sino además de inducir muerte de las células tumorales que expresan el antígeno blanco. Se procedió a evaluar la acción del suero de los inmunizados con racotumomab sobre células de mieloma X63 que tienen alta expresión de gangliósidos glicolilados. Pudo observarse entonces muerte de las células tumorales expuestas a suero de pacientes inmunizados, acción que no pudo demostrarse previo a la inmunización.
Se pudo ver también que los que desarrollaron anticuerpos IgG e IgM contra NeuGcGM3 mostraron tiempos de supervivencia más largos. Mientras la mediana de la supervivencia global de todos estos pacientes evaluados inmunológicamente tratados con racotumomab fue de 10.6 meses (IC 95% 3.0-17.3 meses), se observaron diferencias significativas entre la mediana de supervivencia de aquellos que desarrollaron anticuerpos IgM y/o IgG contra NeuGcGM3 (mediana de supervivencia 14.26 meses; IC 99% 5.97-17.3 meses) y los que no desarrollaron anticuerpos contra el gangliósido (mediana de supervivencia 6.35 meses; IC 95% 4.97-9.67 meses; p < 0.01, log Rank test)39.
La implicancia clínica de este resultado sugiere que aquellos pacientes que sean capaces de desarrollar una respuesta de anticuerpos contra el antígeno nominal (NeuGcGM3) después del tratamiento con racotumomab, podrían tener una mejor supervivencia.
En síntesis, racotumomab generó anticuerpos capaces de inducir la muerte celular y los inmunizados que desarrollaron anticuerpos IgM e IgG anti-NeuGcGM3 tuvieron tiempos de supervivencia más largos.
Caracterización del mecanismo de acción
Con el fin de identificar el mecanismo de muerte celular, se desarrolló un exhaustivo análisis del comportamiento de la respuesta inducida por los anticuerpos generados tras la inmunización. Luego de vacunar a pacientes con cáncer de pulmón de células no pequeñas con racotumomab adyuvado con hidróxido de aluminio, la mayoría generaron anticuerpos capaces de unirse a células tumorales en cultivo que expresan NeuGcGM3, reconociéndolas y matándolas directamente por un mecanismo independiente de la activación del complemento. El mecanismo difiere de la apoptosis ya que es un proceso muy rápido que involucra reorganización del citoesqueleto, induce hinchazón celular y la formación de grandes lesiones de la membrana que llevan a la fuga de citoplasma y termina en la pérdida de la integridad de la membrana celular; todas estas características permiten denominar a este proceso necrosis oncótica40.
Estudio clínico en cáncer de pulmón de células no pequeñas
Se concluyó un estudio clínico doble ciego, multicéntrico, aleatorio (1:1), controlado con placebo, en el que se incluyeron 176 pacientes con cáncer de pulmón de células no pequeñas en el que se evaluó la eficacia y seguridad del tratamiento con racotumomab41.
Se incluyeron pacientes con cáncer de pulmón de células no pequeñas, estadios IIIb y IV, que hubieran alcanzado una respuesta parcial, completa o estabilización de la enfermedad luego de la primera línea de quimioterapia basada en cisplatino. El esquema de vacunación consistió en la administración de 1 dosis de racotumomab o de placebo cada 14 días hasta completar las 5 dosis (periodo de inducción), seguido de un período de mantenimiento en el cual se administró una dosis cada 28 días, hasta completar 15 dosis. Luego del año de tratamiento se abrió el ciego a y sólo los que pertenecían al grupo racotumomab continuaron la vacunación, independientemente de la progresión de la enfermedad.
Este estudio mostró un significativo beneficio clínico a favor del grupo inmunizado con racotumomab.
La supervivencia global media del análisis por intención de tratar para el grupo racotumomab fue de 15.68 meses vs. 10.65 meses en el grupo control con una mediana de 8.27 meses vs. 6.27 meses respectivamente, observándose una diferencia estadísticamente significativa (p = 0.02) a favor de los que recibieron tratamiento con racotumomab. La tasa de supervivencia global a los 12 y 24 meses para tratados con racotumomab fue de 38 y 17% vs. 24% y 7% respectivamente.
En el análisis de la supervivencia a la inclusión por protocolo, conformada por aquellos que hubieran recibido al menos 5 dosis de vacuna o de placebo, se observa casi una triplicación de la supervivencia global a 2 años: tasas de super- vivencia global a los 12 y 24 meses para grupo racotumomab: 48% y 22% frente a 28 y 8% del grupo placebo (Figura 1, Tablas 1 y 2).
Este análisis demuestra que los tratados con racotumomab y que alcanzan a recibir completamente el tratamiento de inducción, tienen 4 meses más de supervivencia con respecto al grupo placebo.
Por otro lado, en el análisis de la supervivencia se demostró también que continuar con la vacunación luego de la progresión de la enfermedad en estadios avanzados, mejora la supervivencia.
Los eventos adversos más frecuentes informados fueron ardor y dolor en sitio de inyección, dolor óseo, tos y disnea.
El porcentaje de eventos adversos relacionados con racotumomab no se incrementa con el número de inmunizaciones, lo cual permite el uso seguro de la vacuna de manera crónica mientras el estado general del paciente lo permita.
En conclusión, la inmunización con racotumomab demostró ser segura y altamente inmunogénica en pacientes con melanoma avanzado, cáncer de mama y pulmón. Racotumomab demostró ser efectivo en prolongar la supervivencia en pacientes con cáncer de pulmón de células no pequeñas. Información preliminar sugiere una correlación entre la inducción de anticuerpos contra Neu-GcGM3 y el incremento de la supervivencia en los inmunizados. Por otro lado, demostró un muy buen perfil de seguridad, siendo lo más frecuente la presentación de eventos adversos leves y locales en el sitio de administración. La buena tolerancia y la eficacia clínica mostrada por racotumomab permiten afirmar que este tipo de inmunoterapia puede representar una alternativa novedosa para pacientes con cáncer de pulmón.
Conflictos de interés: Los autores pertenecen al Departamento de Asuntos Médicos de Laboratorio Elea.
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